JPS6260805A - 鉱石の溶融還元法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は炉内の溶鉄の浴中に鉱石と炭材を吹き込み、
酸素ガスを吹き込んで鉱石の溶融還元を行い、鉱石から
直接溶鉄を製造する鉱石の溶融還元法に関するものであ
る。

〔従来の技術〕

第２図は従来の鉱石の溶融還元法（特開昭５１＝７８７
２０号）に用いられる溶融炉を示す線図的断面図である
。

図において、耐火性裏付（２）を設けた溶融炉（１）は
、溶湯を収容する炉床（３）と、炉蓋（４）と、炉蓋（
４）に連結するガス排出部（５）とを見えている。（７
０）は第１の水冷ランスで、炉床（３）の側壁を斜めに
貫通し、浴表面に直接達している。（７１）はランス（
７０）を冷却する冷却水が循環する環状導管、（７３）
は微粉炭の貯蔵容器で、ロータリフィダ（７４）を介し
て水冷ランス（７０）の中央管（７２）に接続されてい
る。（８０）は第２の水冷ランスで、炉蓋（４）を垂直
に貫通し、第１の水冷ランス（７０）と出湯孔（６）と
の間の浴部域内に達するまで延在している。（８狗は水
冷ランス（８０）の中央に設けられ予備還元された鉱石
の粒状物質Ｆｅ／ＦｅＯを浴中に送り込む落下管、（８
４）は石灰の貯蔵ホッパで、落下管（８３）の途中に接
続されている。（８２）は落下管（８３）とランス（８
０）内に設けられた夕号方の冷却水導管（８１）との間
に設けられた環状管で、酸素を浴上に吹付けるものであ
る。

従来の鉱石の溶融還元法は、第１の水冷ランス（７０）
にＣｏ／Ｃｏ、／Ｈ２の廃ガスがキャリアガスとして送
り込まれ、貯蔵容Ｈ（７３）内の微粉炭がロータリーフ
ィダー（７４）によってランス（７０）の中央管（７２
）内に送入されると、その微粉炭はキャリヤガスによっ
て浴上に吹き込まれる。一方、溶融炉（１）内に発生し
た廃ガスにより予備還元された鉱石の粉状物質は第２の
水冷ランス（８０）の落下管（８３）により浴中に落下
させられる。このとき、貯蔵ホッパ（８４）内の石灰も
落下管（８３）によって浴中に落下させられる。また、
酸素はランス（８０）内の環状管（８２）を通して浴上
に吹付けられる。そうすると、微粉炭が浴中に溶解する
とともに微粉炭の炭素が酸素によって酸化される。そし
て、その酸化熱によって、鉱石の粉状物質が溶融すると
ともに、鉱石の粉状物質が微粉炭中の炭素によって還元
される。溶鉄から発生するＣＯガスは第２の水冷ランス
（８０）内の環状管（８２）から吹付けられた酸素によ
り２次燃焼されてＣＯ□ガスになる。このＣＯ２ガスの
頭、熱は、溶鉄上を覆っているフォーミング状のスラグ
に伝達され、次いて、溶鉄に戻される。このように、溶
融炉（１）内に発生した廃ガスにより、鉱石を予備還元
し、予備還元された鉱石から直接溶鉄を得ることにより
、溶鉄を炭素含量を調節して製造することができる。

〔この発明が解決しようとする問題点〕上記のような従
来の鉱石の溶融還元法においては、炉内ガスを２次燃焼
させる酸素は中央の第２の水冷ランス（８０）内の環状
管（８２）から炉内に吹き込まれているため、溶融炉（
１）の側壁近傍のスラグはその位置に滞留しやすい。従
って、溶融炉（１）の側壁近傍のスラグ中を上昇してく
るＣＯガスは　２次燃焼され難゛＜、また２次燃焼され
てもこの大きな顕熱を有するＣＯ２ガスがスラグと、の
間で熱交換せずに吹抜けてしまい２次燃焼効率が低いと
いう問題点があった。

この発明はかかる問題点を解決するためになされたもの
で、炉内で発生するＣＯガスの２次燃焼効率及び着熱効
率が高＜、シかもランス設備を必要としない鉱石の溶融
還元法を得ることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係る鉱石の溶融還元法は、炉内の２％以上の
炭素を含有する溶鉄の浴中に鉱石と炭材を吹き込み鉱石
の溶融還元を行い、鉱石から直接溶鉄を製造する鉱石の
溶融還元法において、炉内に発生したガスで、石炭粉と
予熱及び予備還元された鉱石と予熱及び焼成された石炭
とを浴の表面より下に吹き込むと共に酸素を浴の表面よ
り下に吹き込んで鉱石の溶融還元を行い、炉側壁に設け
られた羽目より酸化性ガスを浴表面に存在するスラグ層
に吹き込んで、スラグ層中を浮上するＣＯガスを二次燃
焼させるように構成したものである。

〔作用〕

この発明においては、炉内ガスを２次燃焼させる酸素を
含む酸化性ガスが、浴表面に存在するスラグ層に炉側壁
に設けられた羽口から吹き込むようにしているから、炉
側壁近傍のスラグ層中を浮上するＣＯガスが炉内で効率
よく燃焼し、大きな顕熱を有するＣＯ□ガスがスラグと
の間で熱交換し、スラグも均一にフォーミングされて着
熱効率も高まる。

〔実施例〕

第１図（よこの発明の一実施例に用いられる溶融炉を示
す線図的断面図である。

図において、（１０）は底吹き転炉とほぼ同様な構造を
有する溶融炉で、その炉頂（１１）が開口している。（
１２）は溶融炉（１０）の炉底、（１３）は溶融炉（１
０）の炉側壁である。炉底（１２）には多数の羽口（１
４１。

（１５）が設けられている。羽口（１４）、　（１５）
は炉底（１２）の中心を中心とする２個の同心円上に複
数個配設されている。これらの羽口（１４）　、　（１
５１のうち、炉底（１２）の中心寄り羽口（１４）の一
つには後述する予備流ｍＪＢ内で予熱及び予備還元され
た粉末状の鉄鉱石と、予熱及び焼成された石灰が供給さ
れろ羽口であり、残りの羽口（１４）及び炉底（１２）
の中心から遠い羽口（１５）は石炭粉が供給される羽口
である。これらの羽口（１４）、　（１５）には更に羽
口（１４）。

（１５）にそれぞれ臨む酸素供給パイプ（１６）より酸
素ガスが供給される。（１７）は溶融炉（１０）の炉側
壁（１３）で炉内のスラグＮＳ位置に斜めに設けられた
第１の酸素供給用羽口、（１８）は炉側壁（１３）で炉
内のスラグ層Ｓより上部位置に斜めに設けられた第２の
酸素供給用羽口である。

一方、（２０）は粉末状の鉄鉱石を予熱及び予備還元す
ると共に石灰を予熱及び焼成する予備流動層で、その底
部が炉頂（１１）と排ガス連結部材（２１）で連結され
ている。（２２）は、予熱流動層（２０）の上部と、炉
底（１２）の中心より羽口（１４）の１つとを連結する
鉱石供給用パイプ、（２３）は予備流動層（２０）の上
部と鉱石供給用パイプ（２２）が連結されている以外の
炉底（１２）に設けられた全ての羽口（１４）、　（１
５）とを連結する炭材供給用パイプである。（２４）は
鉱石供給用パイプ（２２）の途中に設けられた昇圧器、
（２５）は予備流動層（２０）の底部と鉱石供給用パイ
プ（２２）の昇圧器下流側とを連結する粉体供給管、（
２６）は炭材供給用パイプ（２３）の途中に設けられた
クーラ、（２７）は炭材供給用パイプ（２５）のクーラ
下流側に連結された石炭粉を貯蔵するタンクである。

（２８）は、炉側壁（１３）の下方に設けられた出湯口
、（２９）は炉側壁（１３）の排滓口である。

炉内の溶鉄の浴Ｂ上にはフォーミングのスラグ層Ｓ−が
存在し、とのスラグ層Ｓにおける浴Ｂの近傍の領域には
２次燃焼帯が形成されろ。

このように構成される装置を使用して鉱石を溶融還元す
る場合は、まず種湯として２．０〜３．０％の炭素を含
有する溶鉄を５０トン溶融炉（１）内に装入する。つい
で、羽口（１４）　、　（１５）を介して酸素供給パイ
プ（１６）からの酸素ガス′を９ＯＮｍ’／＋＋ｉｎの
流量で溶融炉（１）内に供給し、溶鉄の浴Ｂ内に吹き込
む。また、炉底（１２）の中心寄り羽口（１４）の一つ
を介して予備流動層（２０）で溶融炉（１）内に発生し
た還元ガス（プロセスガス）を利用して予備及び予備還
元された粉末状の鉱石を予熱及び焼成された粉末状の石
灰を夫々１分間当す８４０ｋｇ及び８３ｋｇの速度で、
かかるプロセスガスをキャリアガスとして利用して粉体
供給管（２５）を介して、鉱石供給用パイプ（２２）か
ら浴Ｂ中に吹き込む。この粉末状の鉱石及び石灰の供給
と同時に炉底（１２）に設けられた前述以外の残りの羽
口（１４）　、　（１５）を介して石灰粉を１分間当り
３８０ｋｇの速度で、クーラ（２６）によって冷却され
たプロセスガスをキャリアガスとして利用して炭材供給
用パイプ（２３）から浴Ｂ中に吹き込む。また、溶融炉
（１）の炉側壁（１３）に設けられた第１の酸素供給用
羽口（１７）と第２の酸素供給用羽口（１８）を介して
、ＣＯ燃焼用の酸化性ガスを合計１８５Ｎｍ３７ｍｉｎ
のｔＡ？（ｉでそれぞれ炉内のスラグ層Ｓ上方とスラグ
層Ｓ中に吹き込む。そう子ると、石炭粉は浴Ｂ内に溶解
し、羽口（１４）　、　（１５）からの酸素ガスによっ
て酸化され、ＣＯガスが発生する。粉末状の鉄鉱石は溶
解した炭素によって還元され、溶鉄の量が次第に増大す
ると共にＣＯガスが発生する。

このようにして発生したＣＯガスは炉側壁（１３）に設
けられた第１．第２の酸素供給用羽口（１７）　、　（
１８）から吹き込まれている酸化性ガスによって２次燃
焼され、ＣＯ□ガス　が発生する。このＣＯ□ガス　は
極めて大きな顕熱を有しており、このＣ０２ガス　が浴
Ｂ上のフォーミング状のスラグ層Ｓを通過して上昇する
間に、その頭熱が鉄粉及びスラグ粒に伝達される。特に
、第１の酸素供給羽口（１７）から炉内のスラグ層Ｓ中
に吹き込まれる酸化性ガスにより、溶融炉（１）内の炉
側壁近傍のＣＯガスに対する２次燃焼が促進されるとと
もにスラグの攪拌が促進される。このような鉄粒及びス
ラグ粒は対流していてこれらが浴Ｂに戻ることにより、
Ｃ０２ガス　の顕熱が浴に返還される。また、第２の酸
素供給用羽口（１８）から炉内のスラグＮｓの表面中央
に吹き込まれる酸化性ガスにより、スラグ層Ｓの中央部
における発生したＣＯガスの２次燃焼が促進される。従
って、スラグが均一なフォーミング状態に形成され、従
来に比して２次燃焼効率及び着熱効率が高くな９、使用
されろ石灰粉の使用量も７００ｋｇ／ｌｏｎ鉄以下とな
り、従来法による１０００ｋｇ／ｌｏｎ鉄より下廻って
いる。更に、従来法では石炭粉、粉末状の鉱石を炉内に
吹き込むに際してランスを必要としているが、本発明方
法では底吹きとし、ＣＯの燃焼用の酸化ガスを炉内に吹
き込む場合にも炉側壁（１３）に羽口（１７）　、　（
１８）　を設けて直接吹き込むようにしているのでラン
スを不要としている。

このようにして、鉄鉱石を溶融還元することにより、溶
融炉（１）内の溶鉄は１時間で８２．５１−ンに増加す
る。出湯口（１７）から溶鉄を毎時３２．５１−ン出渇
し、また排滓口（２９）より炉内の溶融スラグを排滓す
る。このような操作により鉄鉱石を連続して溶融還元す
る。

なお、この実施例では、石炭粉と予熱及び予備還元され
た鉱石と予熱及び焼成された石灰と、酸素を浴の表面よ
り下に吹き込むために、炉底（］２）に羽口（１４）　
、　（Ｉｓ）を設けているが、これらを浴の表面より下
に吹き込めるなら、これらを吹き込むための羽口を炉側
壁（１３）に設けるようにしてもよいことは勿論である
。

〔発明の効果〕

乙の発明は以上説明したとおり、炉内に発生したガスで
、石炭粉と予熱及び予備還元された鉱石と予熱及び焼成
された石灰とを浴の表面より下に吹き込むと共に酸素を
浴の表面より下に吹き込んで鉱石の溶融還元を行い、酸
化性ガスを浴表面に存在するスラグ層に炉側壁に設けら
れた羽口より吹き込んでスラグ層中を浮上するＣＯガス
、特に炉側壁近傍のＣＯガスを二次燃焼させろようにし
たので、ランスの設備を必要とせず、しかも炉側壁近１
カの２次燃焼効率が高まり、スラグも均一にフォーミン
グされて着熱効率も高まるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例に用いられる溶融炉を示す
線図的断面図、第２図は従来の鉱石の溶融還元法に用い
られろ溶融炉を示す線図的断面図である。 図において、（１）は溶融炉、（１３）は炉側壁、（１
７１、（１８）は酸素供給用羽口、Ｂは浴、Ｓはスラグ
層である。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。 代理人　弁理士　佐　藤　正　年 第１図 第２図 昭ａ＋６１；＋ミ２　＞−＋　２４　＋−１１，事件の
表示 特願昭６０−２００４７２号 ２、発明の名称 鉱石の溶融還元法 ３、補正をする者 事件との関係　　特　許　出願人 名　称　（４１２）　　日本鋼管株式会社（氏　名） ４、代理人 一１゛ユ　゛　′二 ５゜ ン１　　． ６、補正の内容 （１）明細書の特許請求の範囲を別紙の通り補正する。 （２）明細書第６頁第１６行及び第１７行の［これらの
羽口αゆ、α９・・・・・・１つには」を「これらの羽
口α慢、（イ）には１石炭粉が供給される。更に、これ
らの羽口の一部にはその羽口に臨むパイプ（ハ）より」
と補正する。 （３）同第６頁第１９行目乃至第７頁第６行目の「供給
される羽口であり、・・・・・・それぞれ臨む」を「供
給される。また、これらの羽口αゆ、α９の他の部分゛
には、その羽口にそれぞれ臨む」と補正する。 （４）同第７頁第１３行の「羽口α◆の１つ」を「羽口
α婦、０５の１５（ｌＪと補正する。 （５）同第７頁第１５行及び第１６行の「鉱石供給用バ
イブ勾・・・全ての」を削除する。 （６）同第８頁第１４行及び第１５行の「溶融炉（１）
」を「溶融炉（ＩＱ　Ｊと補正する。 （７）同第８頁第１５行の「炉底（６）の・・・・・・
一つ」を「炉底α２０羽口α喧、αつの一部」と補正す
る。 （８）同第８頁第１６行及び第９頁第８行の「溶融炉（
１）」を「溶融炉αｑ」とそれぞれ補正する。 （９）同第９頁第４行及び第５行の「前述以外の残りの
」を削除する。 αＱ同第１２頁第１４行の「（１）　Ｊをｒ　（ＸＪ　
Ｊと補正する。 αη図面の第１図の符号を補正図面の如く補正する。 以上 別紙 特許請求の範囲 炉内の２％鯰上の炭素を含有する溶鉄の浴中に鉱石と炭
材を吹き込み鉱石の溶融還元を行い、鉱石から直接溶鉄
を製造する鉱石の溶融還元法において。 炉内に発生したガスで、石炭粉と予熱及び予備還元され
た鉱石と予熱及び焼成された石灰とを浴の茂面より下に
吹き込むと共に酸素を浴の畏面より下に吹き込んで鉱石
の溶融還元を行い、炉側壁に設けられた羽口より酸化性
ガスを浴衣面に存在するスラグ層に吹き込んでスラグ層
中を浮上する四ガスを二欠燃焼させることを特徴とする
鉱石の溶融還元法。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 炉内の２％以上の炭素を含有する溶鉄の浴中に鉱石と炭
   材を吹き込み鉱石の溶融還元を行い、鉱石から直接溶鉄
   を製造する鉱石の溶融還元法において、 炉内に発生したガスで、石炭粉と予熱及び予備還元され
   た鉱石と予熱及び焼成された石灰とを浴の表面より下に
   吹き込むと共に酸素を浴の表面より下に吹き込んで鉱石
   の溶融還元を行い、炉側壁に設けられた羽口より酸化性
   ガスを浴表面に存在するスラグ層に吹き込んでスラグ層
   中を浮上するＣｏガスを二次燃焼させることを特徴とす
   る鉱石の溶融還元法。